一種熱學、電磁學、光學綜合實驗儀的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種實驗裝置，特別涉及一種熱學、電磁學、光學綜合實驗儀。
【背景技術】
[0002] 按實驗的層次劃分，物理實驗可分為基礎性實驗、綜合性實驗、設計性實驗等，其 中綜合性實驗是物理實驗不可缺少的重要組成部分。綜合性實驗要求在兩個方面具有綜合 性：一是在知識點上要有綜合性，內容涉及兩門以上相關課程的綜合知識；二是在實驗手 段上要有綜合性，所使用的實驗設備和實驗手段應包括物理學兩個或兩個以上的分支。如 果在一個綜合性實驗中既要使用光學方面的實驗設備，又要使用電學方面的實驗設備，學 生就需要應用相應的知識和實驗技能方可完成。
[0003] 目前，開設涉及多門課程、多個知識點的，考察多種實驗技能和知識的綜合應用的 大型綜合性實驗，是各大學物理實驗課程所急需的。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術中的綜合性實驗對學生綜合能力的考察不夠全面的技術 問題，提供一種可以考察多種實驗技能和知識綜合運用的，熱學、電磁學、光學綜合實驗儀。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案具體如下：
[0006] -種熱學、電磁學、光學綜合實驗儀，包括：動鏡、定鏡、分束鏡、補償板、光源和夾 具；
[0007] 從所述光源發(fā)出的一束光，可在所述分束鏡的半反射面上分為反射光束和透射光 束；
[0008] 所述透射光束經過所述補償板射向所述定鏡，并可經所述定鏡反射后再穿過所述 補償板，再在所述分束鏡上發(fā)生反射；
[0009] 所述反射光束射向所述動鏡，可經所述動鏡反射后再穿過所述分束鏡，然后可與 經過所述分束鏡反射的所述透射光束發(fā)生干涉；
[0010] 所述夾具包括活動座和固定座；所述動鏡設置于所述活動座上；
[0011] 所述活動座通過多個固定螺栓與所述固定座相連；
[0012] 所述固定座上設有電爐，所述電爐內設有勵磁線圈，所述勵磁線圈內設有加熱線 圈；所述加熱線圈內放置有待測金屬棒；所述待測金屬棒可被分別設置在所述活動座和所 述固定座上的頂塊頂緊。
[0013] 在上述技術方案中，每個所述固定螺栓的頂端設有將所述活動座壓緊的壓緊螺 母，所述壓緊螺母與所述活動座之間設有彈簧。
[0014] 在上述技術方案中，所述電爐內的勵磁線圈和加熱線圈可分別工作，或同時工作。
[0015] 在上述技術方案中，所述加熱線圈可調節(jié)所述電爐內的溫度的范圍為20~ KKTCo
[0016] 在上述技術方案中，所述固定螺栓的數量為4個。
[0017] 在上述技術方案中，所述頂塊的材料為石英玻璃。
[0018] 在上述技術方案中，所述夾具內還設有一個用來托住待測物品的托板。
[0019] 在上述技術方案中，在兩個所述頂塊的上部分別設有一個適合于待測物品平穩(wěn)滑 下并落在托板上的坡面。
[0020] 本發(fā)明具有以下的有益效果：
[0021] 本發(fā)明的熱學、電磁學、光學綜合實驗儀可以全面考察學生的熱學、電磁學、光學 方面的基礎物理知識和綜合實驗能力。
【附圖說明】
[0022] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0023] 圖1為本發(fā)明的熱學、電磁學、光學綜合實驗儀的光路原理示意圖。圖中的虛線框 代表定鏡的等效位置。
[0024] 圖2為本發(fā)明的熱學、電磁學、光學綜合實驗儀的結構示意圖。
[0025] 圖3為本發(fā)明的熱學、電磁學、光學綜合實驗儀中的夾具的剖面結構示意圖。
[0026] 圖中的附圖標記表示為：
[0027] 1-動鏡；21-固定螺栓；22-壓緊螺母；23-彈簧；3-活動座；4-固定座；
[0028] 41_電爐；5、8_頂塊；61_勵磁線圈；62_加熱線圈；7_待測金屬棒；
[0029] 9-分束鏡；10-補償板；11-定鏡；12-底座；13-托板；51、81_坡面。
【具體實施方式】
[0030] 本發(fā)明的發(fā)明思想為：
[0031] 將熱學、電磁學、光學等多門相關課程的綜合知識有機的結合在一起，形成一個大 型綜合設計性實驗，考察多種實驗技能和知識的綜合運用。
[0032] 下面結合附圖對本發(fā)明做以詳細說明。
[0033] 如圖1-3所示，一種熱學、電磁學、光學綜合實驗儀，包括設置在底座12上的：動鏡 1、定鏡11、分束鏡9、補償板10、光源以及夾具；所述動鏡1和所述定鏡11為相互垂直的平 面鏡；所述分束鏡9和補償板10為相互平行的平面玻璃板，與動鏡1和定鏡11均成45° 角；所述分束鏡9的一個表面鍍有半反射金屬膜；所述夾具包括所述活動座3和固定座4 ; 所述動鏡1設置于所述活動座3上；所述活動座3通過4個固定螺栓21與固定座4相連； 每個所述固定螺栓21的頂端設有將所述活動座3壓緊的壓緊螺母22,所述壓緊螺母22與 所述活動座3之間設有彈簧23。所述固定座4上設有電爐41，所述電爐41內設有勵磁線圈 61，所述勵磁線圈61內設有加熱線圈62 ;所述加熱線圈62內放置有待測金屬棒7 ;所述待 測金屬棒7可被分別設置在所述活動座3和所述固定座4上的頂塊5、頂塊8頂緊。所述頂 塊5、頂塊8的材料為石英玻璃。所述夾具內還設有一個用來托住待測金屬棒7的托板13。 在頂塊5和頂塊8的上部分別設有一個適合于待測金屬棒7平穩(wěn)滑下并落在托板13上的 坡面51和坡面81。
[0034] 從光源發(fā)出的一束光，可在所述分束鏡9的半反射面上分為反射光束和透射光 束；透射光束經過補償板10射向定鏡11，并可經定鏡11反射后再穿過補償板10,再在分束 鏡9上發(fā)生反射；反射光束射向動鏡1，可經動鏡1反射后再穿過分束鏡9,然后可與經過分 束鏡9反射的透射光束發(fā)生干涉。
[0035] 電爐41內的勵磁線圈61和加熱線圈62可分別工作，也可以同時工作；加熱線圈 62可調節(jié)電爐41內的溫度的范圍為20~100°C。
[0036] 如圖1的光路所示，點光源發(fā)出的光射到分束鏡9的半透半反層上，被分為透射光 束和反射光束，分別經定鏡2和動鏡1反射，最終在E處相遇產生干涉。圖1中的虛線框代 表定鏡2的等效位置。干涉現(xiàn)象可看成是定鏡2的等效位置和動鏡1之間的空氣薄膜產生 的薄膜干涉。
[0037] 在E處干涉的兩束光也可看成是由兩個點光源發(fā)出的，它們的距離為定鏡2的等 效位置和動鏡1之間距離d的2倍，即2d。兩個點光源到屏上的任一點的光程差近似為（空 氣折射率η ~ 1):
[0039] 其中，φ為入射角。
[0040] 由干涉加強、減弱條件：
[0041]
[0042] 其中，λ為光的波長。
[0043] 在干涉圓環(huán)中心處，φ=〇,由⑵式可知，d增大（或減?。〢d,中心便會"涌 出"（或"吞入"）Λ k條條紋，二者關系是：
[0045] 由（3)式，中心每涌出（或吞入）一個條紋，d的增大（或減?。┝繛榘雮€波長。 測出動鏡移動的距離和吞（或吐）的條紋數，便可求出波長；若已知波長，數出吞（或吐） 條紋數也可測距離。
[0046] 應用本發(fā)明的熱學、電磁學、光學綜合實驗儀可以進行多個不同學科的物理實驗， 下面通過不同的實施例來分別說明。
[0047] 實施例1已知光源發(fā)出的光的波長λ為500.0 nm，測量待測金屬棒的長度1。
[0048] 將分別設置在所述活動座3和所述固定座4上的頂塊5、頂塊8頂緊；逐步拉開頂 塊5和頂塊8,并保持觀察干涉條紋的變化情況，直到待測金屬棒7沿坡面51和坡面81滑 動落入頂塊5和頂塊8之間，被托板13托住，使頂塊5和頂塊8將待測金屬棒7的長度的 兩端夾緊。這時，記錄干涉條紋的總變化數量Ak = 330,000。
[0049] 根據1。= Δ k λ /2,計算得到待測金屬棒的長度1。為82. 500mm。
[0050] 實施例2已知光源發(fā)出的光的波長λ為600.0 nm，測量待測金屬棒的直徑D
[0051] 將分別設置在所述活動座3和所述固定座4上的頂塊5、頂塊8頂緊；逐步拉開頂 塊5和頂塊8,并保持觀察干涉條紋的變化情況，直到待測金屬棒7沿坡面51和坡面81滑 動落入頂塊5和頂塊8之間，被托板13托住，使頂塊5和頂塊8將待測金屬棒7的直徑的 兩端夾緊。這時，記錄干涉條紋的總變化數量Ak= 110,000。
[0052] 根據D = Δ k λ /2,計算得到待測金屬棒的直徑D = 33. 00mm。
[0053] 實施例3已知待測金屬棒的長度，測量激光波長
[0054] 將分別設置在所述活動座3和所述固定座4上的頂塊5、頂塊8頂緊；逐步拉開頂 塊5和頂塊8,并保持觀察干涉條紋的變化情況，直到長度^為8cm的待測金屬棒7沿坡面 51和坡面81滑動落入頂塊5和頂塊8之間，被托板13托住，使頂塊5和頂塊8將待測金屬 棒7的長度的兩端夾緊。這時，記錄干涉條紋的總變化數量Ak = 300, 000。
[0055] 根據λ = 21。/Δ k，計算得到激光波長λ為533. Onm。
[0056] 實施例4測量磁場分布，確定均勻磁場范圍以及磁感應強度B
[0057] 輔助實驗儀器包括：穩(wěn)流電源，穩(wěn)壓電源，安培表。
[0058] 對勵磁線圈61通電，在夾具內形成磁場利